如何解决薄壁套筒类零件在加工中产生变形的难题

薄壁套筒类零件在加工中总是容易产生变形，出现椭圆或中间小，两头大的“腰形”现象，不易保证零件的加工质量。它的装夹设计往往是被大家讨论最多的一个点，下面我们分别来看看车削、铣削上的两项薄壁件夹具设计实例，它们是怎么来解决变形问题的。

Part．1 铣床上薄壁套筒件的加工方案

薄壁套筒工件如图，键槽宽6mm由键槽铣刀保证；槽两侧对称平面对φ45h6轴线的对称度0．05mm，平行度0．10mm；槽深尺寸8mm。

定位方案与定位元件

确定定位方案并选用定位元件：

夹紧方案及夹紧装置的设计

▲夹紧机构

▲夹紧机构中的导向和自动松开装置

夹具结构的设计

1．定位装置

长V形块在该夹具中是主要定位元件，消除工件的4个不定度。可在相关国家标准或行业标准中查取。

支承套：

2．夹紧装置

▲偏心轮

▲偏心轮支架

3．辅助装置

▲对刀块

4．夹具体

5．夹具总图

1．夹具体 2．圆柱销轴 3．偏心轮支架 4．偏心轮

5．活动V形块 6．对刀块 7．固定V形块

Part．2 薄壁零件内孔加工工艺方案

工件采用无缝钢管进行加工，内孔和外壁的表面粗糙度为Ra1．6μm，用车削可达到，但内孔的圆柱度为0．03mm，对于薄壁零件来讲要求较高。在批量生产中，工艺路线大致为：下料—热处理—车端面—车外圆—车内孔—质检。

“内孔加工”工序是质量控制的关键。我们抛开外圆、薄壁套管就内孔切削就难保证0．03mm的圆柱。

车孔的关键技术

车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。增加内孔车刀的刚性，采取以下措施：

1．尽量增加刀柄的截面积，通常内孔车刀的刀尖位于刀柄的上面，这样刀柄的截面积较少，还不到孔截面积的1／4，如下左图所示。若使内孔车刀的刀尖位于刀柄的中心线上，那么刀柄在孔中的截面积可大大地增加，如下右图所示。

2．刀柄伸出长度尽能做到同加工工件长度长5－8mm，以增加车刀刀柄刚性，减小切削过程中的振动。

解决排屑问题

主要控制切削流出方向，粗车刀要求切屑流向待加工表面（前排屑），为此采用正刃倾角的内孔车刀，如下图所示。

精车时，要求切屑流向向心倾前排屑（孔心排屑），因此磨刀时要注意切削刃的磨削方向，要向前沿倾圆弧的排屑方法，如下图所示精车刀合金用YA6，目前的M类型，它的抗弯强度、耐磨、冲击韧度以及与钢的抗粘和温度都较好。

刃磨时前角磨以圆以圆弧状角度10－15°，后角根据加工圆弧离壁0．5－0．8mm（刀具底线顺弧度），c切削刃角k向为§0．5－1为沿切屑刃B点修光刃为R1－1．5，副后角磨成7－8°为适，E内刃的A－A点磨成圆向外排屑。

加工方法

1．加工前必须要做一件护轴。护轴主要目的：把车好的薄壁套内孔以原尺寸套住，用前后顶尖固定使它在不变形的情况下加工外圆，保持外圆加工质量、精度。所以，护轴的加工对加工薄壁套管的工序是关键环节。

加工护轴毛胚用45﹟碳结构圆钢；车端面、开两头B型顶尖孔，粗车外圆，留余量1mm。经热处理调质定形、再精车留0．2mm余量研磨。重新热处理碎火表面，硬度HRC50，再经外圆磨床磨成如下图所示，精度达要求，完工后待用。

2．为能使工件一次性加工完毕，毛胚留夹位和切断余量。

3．先把毛胚作热处理调质定形，硬度为HRC28－30（可加工范围的硬度）。

4．车刀采用C620，首先把前顶尖放进主轴锥位固定，为防止夹薄壁套时的工件变形，增加一个开环厚套，如下图所示。

为保持批量生产，薄壁套管外圆的一头经加工为统一尺寸d，t的尺是轴向夹位，个薄壁套管压紧，提高车内孔时的质量，保持尺寸。考虑到有切削热产生，工件膨胀尺寸难掌握。需要浇注充分的切削液，减少工件的热变形。

5．用自动定心三爪卡盘将工件夹牢，车端面，粗车内圆。留余量0．1－0．2mm精车，换上精车刀把要切削余量加工到护轴满过度配合和粗糙度的要求。卸下内孔车刀，插入护轴至前顶尖，用尾座顶尖按长度要求夹紧，换外圆车刀粗车外圆，再精车达图纸要求。经检验合格，用切断刀按长度要求尺寸切断。为使工件断开时的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整；护轴磨小的一段就是为了切断留有空隙而磨小，护轴为减少工件变形，防止振动，以及切断时掉下碰伤原故。

以上方法加工薄壁套管，解决了变形或造成尺寸误差和形状误差而达不到要求的问题，实践证明加工效率较高，易于操作，并且适合加工较长的薄壁零件，尺寸易掌握，次性完工，批量生产也较实际。